CN114669317B - 一种具有多级酶联反应性能的纳米酶及其制备方法和应用 - Google Patents
一种具有多级酶联反应性能的纳米酶及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114669317B CN114669317B CN202210369866.4A CN202210369866A CN114669317B CN 114669317 B CN114669317 B CN 114669317B CN 202210369866 A CN202210369866 A CN 202210369866A CN 114669317 B CN114669317 B CN 114669317B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- enzyme
- nano
- linked reaction
- mixture
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 title claims abstract description 58
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 title claims abstract description 58
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 claims abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 59
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical group [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 12
- 238000010523 cascade reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 3
- 239000012567 medical material Substances 0.000 abstract description 2
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 83
- 239000004366 Glucose oxidase Substances 0.000 description 23
- 108010015776 Glucose oxidase Proteins 0.000 description 23
- 229940116332 glucose oxidase Drugs 0.000 description 23
- 235000019420 glucose oxidase Nutrition 0.000 description 23
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 23
- 102000003992 Peroxidases Human genes 0.000 description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 13
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 13
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 11
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 11
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 10
- 108040007629 peroxidase activity proteins Proteins 0.000 description 10
- 108010046301 glucose peroxidase Proteins 0.000 description 9
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 8
- 108010001336 Horseradish Peroxidase Proteins 0.000 description 7
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 description 2
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 2
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 2
- AYLDJQABCMPYEN-UHFFFAOYSA-N (4-azaniumylphenyl)-diethylazanium;sulfate Chemical compound OS(O)(=O)=O.CCN(CC)C1=CC=C(N)C=C1 AYLDJQABCMPYEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N D-gluconic acid Natural products OCC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N Gluconic acid Natural products OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000003593 chromogenic compound Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 238000003113 dilution method Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 235000012208 gluconic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000000174 gluconic acid Substances 0.000 description 1
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 1
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- DKZXTOPFCDDGGX-UHFFFAOYSA-N tri-s-triazine Chemical group C1=NC(N23)=NC=NC2=NC=NC3=N1 DKZXTOPFCDDGGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N59/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N59/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
- A01N59/16—Heavy metals; Compounds thereof
- A01N59/20—Copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/72—Copper
-
- B01J35/39—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
- C01B21/0605—Binary compounds of nitrogen with carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
- C01P2002/84—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by UV- or VIS- data
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
Abstract
本发明公开了一种具有多级酶联反应性能的纳米酶及其制备方法和应用，涉及医药材料技术领域。所述纳米酶为Cu/g‑C3N4，通过将Cu修饰到g‑C3N4纳米片上得到。制备方法包括以下步骤：将Cu金属前体与g‑C3N4纳米片加入到水中混合搅拌均匀，干燥，得到混合物；将所述混合物依次在惰性气氛下进行煅烧，冷却，洗涤，干燥，得到所述具有多级酶联反应性能的纳米酶。本发明实现了酶的串联反应，并且证明了其具有有效的杀菌性能。拓展了纳米酶的材料研究范畴，以及g‑C3N4纳米材料的应用领域，提供了一种新型的具有多功能的纳米酶材料。
Description
技术领域
本发明涉及医药材料技术领域，特别是涉及一种具有多级酶联反应性能的纳米酶及其制备方法和应用。
背景技术
纳米酶有高效、独特的生物催化活性，具有催化效率高、稳定、经济和规模化制备的特点，在杀菌、组织修复、肿瘤治疗、生物检测等领域得到了广泛研究。纳米材料衍生的人工酶已被广泛研究以模拟和替代蛋白质酶。葡萄糖氧化酶(GOx)和辣根过氧化物酶(HRP)常用于酶级联催化反应，可用于人体的血糖监测，原理是GOx可以将葡萄糖氧化为H2O2和葡萄糖酸，H2O2在HRP的作用下与显色底物反应，通过比色法可以检测葡萄糖水平。利用GOx和HRP实现该级联反应的缺点是作为天然的蛋白质酶二者稳定性较差，生产成本较高。一些已经报道的人工酶具有GOx或者HRP的功能，但鲜有报道同时具备GOx和HRP功能的人工酶。同时具备葡萄糖氧化酶和过氧化物酶功能的人工酶可以提高两个催化反应的效率，增加原子利用度。因此，开发同时具备葡萄糖氧化酶和过氧化物酶功能的人工酶具有广泛的经济和研究价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有多级酶联反应性能的纳米酶及其制备方法和应用，使纳米酶同时具备GOx和过氧化物酶功能，可以用于葡萄糖氧化酶和过氧化物酶的级联反应，同时还具有有效的杀菌性能。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明技术方案之一，一种具有多级酶联反应性能的纳米酶，所述纳米酶为Cu/g-C3N4，通过将Cu修饰到g-C3N4纳米片上得到。
进一步地，所述Cu/g-C3N4中Cu与g-C3N4的质量比为1：10。
本发明技术方案之二，上述具有多级酶联反应性能的纳米酶的制备方法，包括以下步骤：
将Cu金属前体与g-C3N4纳米片加入到水中混合搅拌均匀，干燥，得到混合物；
将所述混合物依次在惰性气氛下进行煅烧，冷却，洗涤，干燥，得到所述具有多级酶联反应性能的纳米酶。
进一步地，所述所述Cu金属前体硝酸铜。
进一步地，所述Cu金属前体与所述g-C3N4纳米片的质量比为1：10
进一步地，所述煅烧具体为：以9-11℃/min速率升温至130-150℃并保温8-10h，之后以8-9℃/min速率继续升温至500-600℃并保温1-2h。
进一步地，所述g-C3N4纳米片的制备方法包括以下步骤：
步骤1，将双氰胺进行煅烧处理得到块体g-C3N4；
步骤2，将所述块体g-C3N4溶解在无水硫酸中得到混合物，稀释混合物得到澄清溶液，将所述澄清溶液添加到无水乙醇中搅拌，透析至中性，干燥，得到所述g-C3N4纳米片。
进一步地，步骤1中所述煅烧处理具体为：空气气氛下在3-5小时内从20℃匀速升温到500-600℃，并在空气气氛下保温3-5小时；保温结束后自然冷却至室温，研磨得到块体g-C3N4。
进一步地，步骤2中所述块体g-C3N4与所述无水硫酸、无水乙醇的质量体积比为1-2g：10-20mL：30-40mL；所述搅拌的时间为16-20h；所述透析具体为：采用膜截断为3500kDa的透析袋在去离子水中透析至中性；所述干燥的温度为50-60℃。
本发明技术方案之三，上述具有多级酶联反应性能的纳米酶在多级酶联反应以及杀菌中的应用。
本发明技术构思：
利用H2气体试剂来生产H2O2是常见的方式，然而通过质子耦合电子转移到分子氧的光诱导生成H2O2是未来较为优异的选择，因为它不需要H2气体试剂，并且对环境不会造成污染。在这一过程中存在的主要问题是需要尽可能的减少生成的H2O2的原位分解，并且选择性地实现两个电子转移到分子氧上。作为一种独特的二维聚合物无金属半导体，石墨氮化碳(g-C3N4)由与叔氮桥接的三-s-三嗪单元组成，对H2O2有着较低的吸附能，可以作为一种有效抑制H2O2原位分解的理想材料。g-C3N4的化学官能团和电子特性可以通过修饰来进行改变，这使其成为生产H2O2的有前途的材料。尽管具有良好生物相容性的g-C3N4也已被用作葡萄糖检测的过氧化物酶模拟纳米酶，但目前并没有将GOx模拟行为用于葡萄糖比色检测的酶促串联级联反应和杀菌的相关报道。g-C3N4的光吸收能力较弱，一般小于420nm，提升其对可见光吸收能力具有重要的研究意义。本发明通过构建Cu修饰的g-C3N4纳米片，提高了其对光的吸收范围，实现了光的有效吸收。使其作为纳米酶材料能有效实现葡萄糖氧化酶和过氧化物酶的双功能性能，实现葡萄糖氧化酶和过氧化物酶的级联反应，并能杀灭金黄色葡萄球菌，具有高效的杀菌能力。
本发明公开了以下技术效果：
(1)本发明通过将Cu修饰到g-C3N4纳米片上得到纳米酶Cu/g-C3N4，分别研究了其葡萄糖氧化酶和过氧化物酶活性，实现了酶的串联反应，并且证明了其具有有效的杀菌性能。拓展了纳米酶的材料研究范畴，以及g-C3N4纳米材料的应用领域，提供了一种新型的具有多功能的纳米酶材料。
(2)本发明所制备的纳米酶Cu/g-C3N4毒性低，生物相容性好。
(3)本发明纳米酶Cu/g-C3N4的制备方法简单，通过高温煅烧便可大量获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1所制备的纳米酶Cu/g-C3N4的透射电子显微镜图；
图2为实施例1所制备的纳米酶Cu/g-C3N4的光吸收能力测试图；
图3为实施例1所制备的纳米酶Cu/g-C3N4作为葡萄糖氧化酶测试图；其中，左图为不同葡萄糖浓度下测试不同双氧水(H2O2)生成的紫外可见图，右图为酶活曲线图；
图4为实施例1所制备的纳米酶Cu/g-C3N4作为葡萄糖氧化酶的杀菌效果测试图；
图5为实施例1所制备的纳米酶Cu/g-C3N4作为过氧化物酶以TMB为底物的测试图；其中，左图为不同TMB浓度下测试Cu/g-C3N4催化氧化H2O2的紫外吸收图，右图为以TMB为底物的酶活曲线图；
图6为实施例1所制备的纳米酶Cu/g-C3N4作为过氧化物酶以H2O2为底物的测试图；其中，左图为不同H2O2浓度下测试Cu/g-C3N4催化氧化H2O2的紫外吸收图，右图为以H2O2为底物的酶活曲线图；
图7为实施例1所制备的纳米酶Cu/g-C3N4作为过氧化物酶对金黄色葡萄球菌杀菌效果图；
图8为实施例1所制备的纳米酶Cu/g-C3N4的生物相容性测试结果；
图9为对比实施例1所制备的纳米酶Fe/g-C3N4、Zn/g-C3N4、Cr/g-C3N4、K/g-C3N4、g-C3N4作为葡萄糖氧化酶测试对比图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明中所述的“室温”如无特别说明，均指15-35℃。
实施例1
步骤1，块体g-C3N4的制备：将6g双氰胺放入陶瓷煅烧舟中，空气气氛下在4小时内从20℃匀速升温到550℃，并在空气气氛下保温4小时；保温结束后自然冷却至室温，研磨得到块体g-C3N4；
步骤2，g-C3N4纳米片的制备：将3g块体g-C3N4分散在30mL无水H2SO4中搅拌1小时，得到g-C3N4/H2SO4混合物；将10mL去离子水逐渐添加到g-C3N4/H2SO4混合物中，得到澄清溶液。之后依次将澄清溶液添加到90mL无水乙醇中并搅拌18小时，用透析袋(膜截断：3500kDa)在去离子水中透析至中性(以去除残留的SO4 2-和乙醇)，60℃干燥后收集，得到g-C3N4纳米片(g-C3N4 NS)；
步骤3，纳米酶(Cu/g-C3N4)的制备：将200mg硝酸铜和2.0g步骤2制备得到的g-C3N4NS与去离子水混合搅拌2小时，在热板上干燥后，将得到的混合物放入带盖的半封闭瓷舟中置于管式炉中，氩气气流下以10℃/min的速率130℃并保温9h，然后以8.67℃/min的加热速率加热至550℃，并在此温度下保温1h；保温结束后冷却至室温，用30mL去离子水洗涤5次，真空干燥，得到纳米酶(Cu/g-C3N4)。
本实施例所制备的纳米酶Cu/g-C3N4的透射电子显微镜图如图1所示，由图1能够看出，纳米酶Cu/g-C3N4的尺寸在500nm左右，Cu原子均匀掺杂在g-C3N4纳米片的表面。
本实施例所制备的纳米酶Cu/g-C3N4的光吸收能力测试图如图2所示(具体测试方法：取60mg粉末样品，在紫外可见分光光度计上测试样品的光吸收能力)，由图2能够看出，Cu的引入可以有效提高g-C3N4的光吸收能力到近红外区。
本实施例所制备的纳米酶Cu/g-C3N4作为葡萄糖氧化酶测试图如图3所示(具体：将Cu/g-C3N4纳米酶与不同浓度葡萄糖混合，光照30分钟后，向溶液中加入N,N二乙基-1,4-苯二胺硫酸盐(DPD)和辣根过氧化物酶(POD)测试光吸收能力，得到酶活性曲线)，其中，左图为不同葡萄糖浓度下测试不同双氧水(H2O2)生成的紫外可见图，右图为酶活性曲线。由图3能够知晓，纳米酶Cu/g-C3N4相对于底物葡萄糖的Vmax是7.27×10-8M s-1以及Km是1.915mM。
本实施例所制备的纳米酶Cu/g-C3N4作为葡萄糖氧化酶的杀菌效果测试图如图4所示(具体：将金黄色葡萄球菌S.aureus Xen36离心分离后重悬在无菌PBS中，得到菌液，浓度为2*107CFU/mL；将Cu/g-C3N4纳米酶与上述菌液混合，加入葡萄糖，并在可见光下照射，30min后以梯度稀释并涂布的方法评价杀菌效果)。由图4能够看出，纳米酶Cu/g-C3N4作为葡萄糖氧化酶可有效的杀灭金黄色葡萄球菌，且在浓度为12.5ug/mL时的杀菌效率达100％。
本实施例所制备的纳米酶Cu/g-C3N4作为过氧化物酶以TMB为底物的测试图如图5所示(具体：将纳米酶Cu/g-C3N4与H2O2、TMB混合，测试在650nm处的光吸收能力；通过改变TMB的浓度，获得不同吸收值，得到酶活性曲线)，其中，左图为不同TMB浓度下测试Cu/g-C3N4催化氧化H2O2的紫外吸收图，右图为以TMB为底物的酶活曲线图。由图5能够知晓，纳米酶Cu/g-C3N4相对于底物TMB的Vmax是3.8×10-8Ms-1以及Km是0.26mM。
本实施例所制备的纳米酶Cu/g-C3N4作为过氧化物酶以H2O2为底物的测试图如图6所示(具体：将纳米酶Cu/g-C3N4与H2O2、TMB混合，测试在650nm处的光吸收能力；通过改变H2O2的浓度，获得不同吸收值，得到酶活性曲线)，其中，左图为不同H2O2浓度下测试Cu/g-C3N4催化氧化H2O2的紫外吸收图，右图为以H2O2为底物的酶活曲线图。由图6能够知晓，纳米酶Cu/g-C3N4相对于底物H2O2浓度的Vmax是13.26×10-8M s-1以及Km是0.25mM。
本实施例所制备的纳米酶Cu/g-C3N4作为过氧化物酶对金黄色葡萄球菌杀菌效果图如图7所示(具体：将金黄色葡萄球菌S.aureus Xen36离心分离后重悬在无菌PBS中得到菌液，浓度为2*107CFU/mL；将纳米酶Cu/g-C3N4与菌液混合，加入H2O2，在37℃下培养3小时后以梯度稀释并涂布的方法评价杀菌效果)。由图7能够看出，纳米酶Cu/g-C3N4作为过氧化物酶在浓度为6.3ug/mL时可以完全杀灭金黄色葡萄球菌。
本实施例所制备的纳米酶Cu/g-C3N4的生物相容性测试结果如图8所示(具体：将L929细胞与材料混合，12个小时后测试细胞的存活数量)。由图8可以看出，在加入材料到细胞后，细胞的存活率在75％以上，表明纳米酶Cu/g-C3N4具有毒性低、生物相容性好的优点。
实施例2
步骤1，块体g-C3N4的制备：将6g双氰胺放入陶瓷煅烧舟中，空气气氛下在3小时内从20℃匀速升温到500℃，并在空气气氛下保温5小时；保温结束后自然冷却至室温，研磨得到块体g-C3N4；
步骤2，g-C3N4纳米片的制备：将3g块体g-C3N4分散在30mL无水H2SO4中搅拌1小时，得到g-C3N4/H2SO4混合物；将10mL去离子水逐渐添加到g-C3N4/H2SO4混合物中，得到澄清溶液。之后依次将澄清溶液添加到120mL无水乙醇中并搅拌16小时，用透析袋(膜截断：3500kDa)在去离子水中透析至中性(以去除残留的SO4 2-和乙醇)，50℃干燥后收集，得到g-C3N4纳米片(g-C3N4 NS)；
步骤3，纳米酶(Cu/g-C3N4)的制备：将200mg硝酸铜和2.0g步骤2制备得到的g-C3N4NS与去离子水混合搅拌2小时，在热板上干燥后，将得到的混合物放入带盖的半封闭瓷舟中置于管式炉中，氩气气流下以9℃/min的速率140℃并保温10h，然后以9℃/min的加热速率加热至600℃，并在此温度下保温1.3h；保温结束后冷却至室温，用30mL去离子水洗涤5次，真空干燥，得到纳米酶(Cu/g-C3N4)。结果：本实施例所制备的纳米酶Cu/g-C3N4能有效实现葡萄糖氧化酶和过氧化物酶的双功能性能，并能杀灭金黄色葡萄球菌。
结果：本实施例所制备的纳米酶同时具备葡萄糖氧化酶和过氧化物酶活性，对金黄色葡萄球菌的杀菌效率达到100％。
实施例3
步骤1，块体g-C3N4的制备：将6g双氰胺放入陶瓷煅烧舟中，空气气氛下在5小时内从20℃匀速升温到600℃，并在空气气氛下保温3小时；保温结束后自然冷却至室温，研磨得到块体g-C3N4；
步骤2，g-C3N4纳米片的制备：将3g块体g-C3N4分散在30mL无水H2SO4中搅拌1小时，得到g-C3N4/H2SO4混合物；将10mL去离子水逐渐添加到g-C3N4/H2SO4混合物中，得到澄清溶液。之后依次将澄清溶液添加到105mL无水乙醇中并搅拌20小时，用透析袋(膜截断：3500kDa)在去离子水中透析至中性(以去除残留的SO4 2-和乙醇)，55℃干燥后收集，得到g-C3N4纳米片(g-C3N4 NS)；
步骤3，纳米酶(Cu/g-C3N4)的制备：将200mg硝酸铜和2.0g步骤2制备得到的g-C3N4NS与去离子水混合搅拌2小时，在热板上干燥后，将得到的混合物放入带盖的半封闭瓷舟中置于管式炉中，氩气气流下以11℃/min的速率150℃并保温8h，然后以8℃/min的加热速率加热至500℃，并在此温度下保温2h；保温结束后冷却至室温，用30mL去离子水洗涤5次，真空干燥，得到纳米酶(Cu/g-C3N4)。
结果：本实施例所制备的纳米酶同时具备葡萄糖氧化酶和过氧化物酶活性，对金黄色葡萄球菌的杀菌效率达到100％。
对比例1
与实施例1不同之处仅在于，将Cu换为其他金属(分别为Fe、Zn、Cr、K)，分别制备成纳米酶Fe/g-C3N4、纳米酶Zn/g-C3N4、纳米酶Cr/g-C3N4、纳米酶K/g-C3N4。
测试对比例1所制备的纳米酶Fe/g-C3N4、纳米酶Zn/g-C3N4、纳米酶Cr/g-C3N4、纳米酶K/g-C3N4作为葡萄糖氧化酶的功能，并与实施例1对比，结果如图9所示(具体：将g-C3N4和纳米酶Cu/g-C3N4、Fe/g-C3N4、Zn/g-C3N4、Cr/g-C3N4、K/g-C3N4分别与葡萄糖混合，光照30分钟后，向溶液加入DPD和POD测试光吸收能力)。由图9可以看出，相对于其它金属修饰的纳米酶，Cu/g-C3N4表现出最强的吸收峰，说明产生的H2O2的量最多。因此，在本发明中，金属的选择是比较关键的参数，而Cu则具有更优异性能。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (2)
1.一种具有多级酶联反应性能的纳米酶，其特征在于，所述纳米酶为Cu/g-C3N4，通过将Cu修饰到g-C3N4纳米片上得到；
所述具有多级酶联反应性能的纳米酶的制备方法，包括以下步骤：
将Cu金属前体与g-C3N4纳米片加入到水中混合搅拌均匀，干燥，得到混合物；
将所述混合物依次在惰性气氛下进行煅烧，冷却，洗涤，干燥，得到所述具有多级酶联反应性能的纳米酶；
所述Cu金属前体为硝酸铜；
所述Cu金属前体与所述g-C3N4纳米片的质量比为1:10；
所述煅烧具体为：以9-11℃/min速率升温至130-150℃并保温8-10h，之后以8-9℃/min速率继续升温至500-600℃并保温1-2h；
所述g-C3N4纳米片的制备方法包括以下步骤：
步骤1，将双氰胺进行煅烧处理得到块体g-C3N4；
步骤2，将所述块体g-C3N4溶解在无水硫酸中得到混合物，稀释混合物得到澄清溶液，将所述澄清溶液添加到无水乙醇中搅拌，透析至中性，干燥，得到所述g-C3N4纳米片。
2.根据权利要求1所述的一种具有多级酶联反应性能的纳米酶在多级酶联反应以及杀菌中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210369866.4A CN114669317B (zh) | 2022-04-08 | 2022-04-08 | 一种具有多级酶联反应性能的纳米酶及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210369866.4A CN114669317B (zh) | 2022-04-08 | 2022-04-08 | 一种具有多级酶联反应性能的纳米酶及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114669317A CN114669317A (zh) | 2022-06-28 |
| CN114669317B true CN114669317B (zh) | 2023-09-26 |
Family
ID=82077999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210369866.4A Active CN114669317B (zh) | 2022-04-08 | 2022-04-08 | 一种具有多级酶联反应性能的纳米酶及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114669317B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104617306A (zh) * | 2015-01-17 | 2015-05-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种质子交换膜燃料电池铂基催化剂载体及其制备方法 |
| CN106442666A (zh) * | 2016-08-11 | 2017-02-22 | 青岛科技大学 | 离子液体功能化氮化碳纳米片修饰电极及其制备和检测氯酚的应用 |
| CN107098323A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-08-29 | 中南大学 | 一种g‑C3N4纳米片及其制备方法与应用 |
| WO2020067647A1 (ko) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 포항공과대학교 산학협력단 | 이작용성 나노자임 및 이의 용도 |
| CN111610238A (zh) * | 2019-04-09 | 2020-09-01 | 中国医学科学院基础医学研究所 | 一种基于氧化铜/氮化碳无酶葡萄糖传感器的制备方法及应用 |
| CN111644192A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-11 | 淮北师范大学 | 一种g-C3N4@CdxZn1-xSe复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN111701613A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-25 | 江南大学 | 纳米氧化铜/氮化碳复合材料在水华控制中的应用 |
| CN112808031A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-18 | 大连理工大学 | 一种基于二维纳米级zif-90/c3n4纳米片复合材料的混合基质膜的制备方法 |
| CN112844431A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-05-28 | 江苏师范大学 | 一种铜离子鳌合的石墨相单层c3n4纳米酶及其制备方法 |
| CN113908277A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-01-11 | 哈尔滨工程大学 | 一种光响应单原子催化功能纳米药物材料的制备方法 |
-
2022
- 2022-04-08 CN CN202210369866.4A patent/CN114669317B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104617306A (zh) * | 2015-01-17 | 2015-05-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种质子交换膜燃料电池铂基催化剂载体及其制备方法 |
| CN106442666A (zh) * | 2016-08-11 | 2017-02-22 | 青岛科技大学 | 离子液体功能化氮化碳纳米片修饰电极及其制备和检测氯酚的应用 |
| CN107098323A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-08-29 | 中南大学 | 一种g‑C3N4纳米片及其制备方法与应用 |
| WO2020067647A1 (ko) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 포항공과대학교 산학협력단 | 이작용성 나노자임 및 이의 용도 |
| CN111610238A (zh) * | 2019-04-09 | 2020-09-01 | 中国医学科学院基础医学研究所 | 一种基于氧化铜/氮化碳无酶葡萄糖传感器的制备方法及应用 |
| CN111644192A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-11 | 淮北师范大学 | 一种g-C3N4@CdxZn1-xSe复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN111701613A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-25 | 江南大学 | 纳米氧化铜/氮化碳复合材料在水华控制中的应用 |
| CN112844431A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-05-28 | 江苏师范大学 | 一种铜离子鳌合的石墨相单层c3n4纳米酶及其制备方法 |
| CN112808031A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-18 | 大连理工大学 | 一种基于二维纳米级zif-90/c3n4纳米片复合材料的混合基质膜的制备方法 |
| CN113908277A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-01-11 | 哈尔滨工程大学 | 一种光响应单原子催化功能纳米药物材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| g-C_3N_4纳米片的制备及光催化抗菌性能研究;马占强;郭坤;宋鹏;石兆勇;侯典云;;现代化工(第11期);全文 * |
| Lulu Qu et al..Nanozyme-catalyzed cascade reactions for high-sensitive glucose sensing and efficient bacterial killing.《Sensors and Actuators: B. Chemical》.2021,第353卷摘要、第2节. * |
| Nanozyme-catalyzed cascade reactions for high-sensitive glucose sensing and efficient bacterial killing;Lulu Qu et al.;《Sensors and Actuators: B. Chemical》;第353卷;摘要、第2节 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114669317A (zh) | 2022-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103408002B (zh) | 一种生物还原氧化石墨烯及其制备方法 | |
| CN107890877B (zh) | 一种Bi3O4Cl/CdS复合材料及制备方法和用途 | |
| CN112225893B (zh) | 一种基于卟啉和海因的多孔有机聚合物及其制备方法和应用 | |
| CN112056310B (zh) | 一种dfns负载碳量子点/二硫化钼量子点及其制备方法和应用 | |
| CN114097826B (zh) | 三氧化二铋作为杀菌剂的应用 | |
| CN112774664A (zh) | 一种具有光热协同作用纳米TiO2@MnO2复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN112471173A (zh) | 石墨烯抗菌复合膜的制备方法、制得的抗菌复合膜 | |
| CN109603906B (zh) | 一种蒽醌-2-磺酸钠/氧化石墨烯复合光催化杀菌剂及其制备方法和应用 | |
| CN114669317B (zh) | 一种具有多级酶联反应性能的纳米酶及其制备方法和应用 | |
| Miao et al. | Single-organic component g-C3. 6N4 achieves superior photoactivity antibacterial | |
| CN112913856B (zh) | 一种抗团聚缓释无机抗菌材料及其制备方法 | |
| CN110352983A (zh) | 还原氧化石墨烯负载钨酸铋/二氧化钛复合可见光触媒抗菌材料及其制备方法 | |
| CN113875771A (zh) | 一种Zr-MOF纳米材料在制备光催化抗菌材料中的应用 | |
| CN110226597A (zh) | 一种银/二氧化钛/氧化石墨烯气凝胶杀菌剂的制备方法 | |
| CN115354491B (zh) | 一种纳米纤维素复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN114713261A (zh) | 一种多功能纳米酶、制备方法及其应用 | |
| CN115735918A (zh) | 一种季铵盐功能化石墨相氮化碳抗菌材料及其制备方法与应用 | |
| CN109607828A (zh) | 一种高效生物净水剂及其制备方法和应用 | |
| CN113600205A (zh) | 一种铜基Cu-Al2O3催化剂及其在含***废水处理中的应用 | |
| CN113751027A (zh) | 一种超薄MgIn2S4纳米片杀菌光催化材料及其制备方法 | |
| CN111792675A (zh) | 一种二硫化铼纳米片的制备方法及应用 | |
| CN108097256B (zh) | 一种催化湿式氧化降解腐殖质的催化剂及其制备方法 | |
| CN101879440A (zh) | 一种纳米电催化接触消毒材料及其制备方法 | |
| CN113476644B (zh) | 一种席夫碱扩大共轭性的氮化碳伤口敷料及其制备方法 | |
| CN107235531A (zh) | 一种改性二氧化钛螯合聚硅酸铝铁的污水净化剂 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |